ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ СТАНЦИИ SYSCAL

ПРАКТИКА ПРИМЕНЕНИЯ СТАНЦИИ SYSCAL-PRO НА УЧАСТКЕ ГОРНЫЙ
В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ
Мохаммед Атеф Эльсайед, Египет
Научный руководитель: проф. Л.Я. Ерофеев
Томский политехнический университет, 30 пр. Ленина, 634050 г. Томск, Россия
Введение
Настоящее время характеризуется бурным развитием геофизических методов и их
активным применением в различных смежных областях. В частности, в последнее время
получил развитие и внедрение такой метод как электротомография, являющийся
современной модификацией метода сопротивлений. Метод сопротивлений является одним
из самых старых электроразведочных методов, его история насчитывает уже около ста лет
[8]. На протяжении многих десятилетий ограниченное количество электродов заземлялось
и переносилось вручную, что определяло производительность электроразведочных работ.
В 1980-х появились многоэлектродные системы измерений, сначала с ручным [1], а позже
с автоматическим переключением [3]. Такие системы позволяли выполнять полностью
автоматические измерения и контроль качества данных [2,5,7]. Таким образом, в конце
XX в. электроразведка методом сопротивлений вышла на качественно новый уровень. На
смену или в дополнение к традиционным вертикальным электрическим зондированиям и
электропрофилированию были разработаны так называемые сплошные электрические
зондирования [11]. В иностранной литературе чаще всего употребляются два термина Resistivity Imaging и Electrical resistivity tomography. В работе [4] приведён краткий обзор
развития метода. Электротомография позволяет решать с высокой степенью
экономической эффективности широкий круг задач: детальное изучение строения грунта
на глубину до нескольких десятков метров; разведка рудных полезных ископаемых;
картирование плотика россыпных месторождений; определение рельефа коренных пород
при проектировании фундаментов зданий; изучение состояния промышленных объектов,
таких как дамбы, плотины, хвостохранилища ГОК и др.[9].
Электротомографию можно охарактеризовать, как современную модификацию
метода сопротивлений, включающий в себя как методику полевых наблюдений, так и
технологию обработки и интерпретации полевых данных. [10].
Методика выполнения измерений и применение программных обеспечений
Полевые работы проводились в августе–сентябре 2011 г. Электротомографические
работы были выполнены по стандартной методике на 3-х профилях. Суммарная длина
профилей- 1785 м. Работы проводились с высокоэффективной 10-канальной
многоэлектродной электроразведочной станцией Syscal-Pro Switch 72 производства
фирмы IRIS Instruments. Для производства работ применялась электроразведочная коса на
72 электрода с шагом 5 метров. Длина одной расстановки 355 метр. Все профили
отрабатывались в несколько этапов с перекрытием расстановок на 180 метров.
Использовалась комбинированная трехэлектродная установка Шлюмберже (AMN+MNB),
один из питающих электродов уносился в «бесконечность» на расстояние не менее 570
метров перпендикулярно к линии профилей.
Встроенный генератор обладает следующими характеристиками: мощность - 250
Вт, максимальная сила тока- 2.5 A; максимальное выходное напряжение – 800 В. Форма
сигнала – меандр при режиме работы без измерения ВП и меандр с паузой для измерения
кривой спада ВП. Типичная точность измерения тока пропускания 0,2%. Встроенный
измеритель обладает следующими характеристиками: входное сопротивление – 100 МОм,
точность измерения напряжения 0,2 %, минимальное измеряемое напряжение – 1 мкВ,
автоматическая компенсация линейного дрейфа межэлектродной поляризации.
Измеритель позволяет проводить измерения одновременно для 10 приемных диполей. Это
позволяет достигать скорости полевых работ до 200 измерений в минуту. Память
позволяет сохранять одновременно 21 000 измерений. Переходные сопротивления на
участке работ составляли от 1 до 50 кОм. Выходное напряжение генератора составляло
400 В. Это позволило создавать в питающей линии токи от 10 до 400 мА. Значения
сигналов на приемных линиях составляли от 0.03 мВ до 10 В. Для интерпретации данных
томографии чаще всего используются три программы: X2ipi (МГУ), Res2dinv (Малайзия),
ZondRes2D (СПбГУ) [6,10].
Результаты работы:
Перед электротомографическими работами ставились задачи оценки кажущихся
удельных электрических сопротивлений, выявления электронных проводников
(отрицательный угол сдвига фазы), а также расчленения разреза по удельным
электрическим сопротивлениям и поляризуемости и, при возможности, формирования
локального прогноза для зон оруденения. Рудные зоны, в соответствии с физикогеологической моделью, должны выделяться локальными аномалиями пониженного
сопротивления и повышенной поляризуемостью.
На участке Горный электроразведочной томографией ВП были изучены 3 профиля
(Рис. 1). Работы проводились с целью изучения предполагаемой крупной антиклинали,
локализованной в непосредственной близости от участка Кавказ на юг от него. По данным
томографии строение участка достаточно простое. В центре профилей выделяется сама
складка, а к югу и северу от неё залегание пластов близко к горизонтальному. По
результатам интерпретации профилей 1-3 можно сказать, что сопротивление в профилях
высокое. Очевидно, что начиная с профиля 1 в восточном направлении ширина складки
уменьшается до профиля 2 (альтернативная рисовка складки показана фиолетовой
пунктирной линией). И на профиле 3 мы видим практически замыкание складки.
Появление над структурой практически горизонтально расположенных объектов, видимо
говорит о погружении шарнира складки в восточном направлении.
Необходимо также отметить относительно низкую проводимость пород в разрезе,
что не является благоприятным признаком с точки зрения оруденения. Скорее всего,
графитизация и сульфидизации здесь проявлены не очень интенсивно. Возможно их
появление на глубине, однако эти области выходят за пределы глубинности метода. В
целом, признаков, которые позволили бы отнести изученные разрезы к благоприятным с
точки зрения оруденения не обнаруживаются, потому что повсюду наблюдаются
повышенное сопротивление.
Рис. 1. Результаты интерпретации томографических работ по ПР 1 – 3 по участку Горный.
Условные обозначения: 1- геологические границы, предполагаемые по геофизическим
данным; 2- геологические границы установленные; 3- тектонические нарушения,
предполагаемые по изменению сопротивлений; 4- оси антиклинальных складок.
Список литературы
1. Barker R., Moore J. The application of time lapse electrical tomography in groundwater
studies. The Leading Edge.- 1998. Vol. 17, no. 10, pp. 1454-1458.
2. Dahlin T. On the аutomation of 2D resistivity surveying for engineering and environmental
applications. Doctoral Thesis, ISRN LUTVDG/ TVDG-1007-SE, ISBN 91-628-1032-4,
Lund University, 1993 - 187 p.
3. Dahlin T. The development of a cable system for vertical electrical sounding and a
comparison of the Schlumberger and Offset Wenner methods. Licentiate Thesis LUTVDG/
(TVTG-1005) /1-77, Lund University, 1989 - 77 p.
4. Dahlin T. The development of DC resistivity imaging techniques. Computer and
Geosciences.- 2001. Vol. 27 (9), pp. 1019-1029.
5. Griffiths D.H., Turnbull J., Olayinka A.I. Two dimensional resistivity mapping with a
computer-controlled array. First Break, 1990.- no. 8 (4), pp. 121-129.
6. Loke M.H., Barker R.D. Rapid least-squares inversion of apparent resistivity pseudo
sections using a quasi-Newton method. Geophysical Prospecting, 1996.- no. 44, pp. 131152.
7. Overmeeren R.A., Van Ritsema I.L. Continuous vertical electrical sounding. First Break,
1988.- no. 6 (10), pp. 313-324.
8. Schlumberger C. Etude sur la Prospection Electrique du Sous-sol. Gaultier-Villars et Cie.
Paris, 1920 - 94 p.
9. Балков Е.В., Панин Г.Л., Манштейн Ю.А., Манштейн А.К., Белобородов В.А.
Электротомграфия: Аппаратура, Методика и Опыт применения // Инженерная и
рудная геофизика. Россия, 2010.
10. Бобачев А.А., Горбунов А.А., Модин И.Н., Шевнин В.А. Электротомография
методом сопротивлений и вызванной поляризации // Приборы и системы
разведочной геофизики. 2006, № 2. С. 14-17.
11. Бобачев А.А., Модин И.Н., Перваго Е.В., Шевнин В.А. Многоэлектродные
электрические зондирования в условиях горизонтально-неоднородных сред //
Разведочная геофизика. Обзор. АОЗТ «Геоинформмарк», М., Выпуск 2, 1996 - 50 с.